RU2677443C2 - Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением - Google Patents

Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением Download PDF

Info

Publication number
RU2677443C2
RU2677443C2 RU2017121026A RU2017121026A RU2677443C2 RU 2677443 C2 RU2677443 C2 RU 2677443C2 RU 2017121026 A RU2017121026 A RU 2017121026A RU 2017121026 A RU2017121026 A RU 2017121026A RU 2677443 C2 RU2677443 C2 RU 2677443C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutter
computer
temperature
actuator
input
Prior art date
Application number
RU2017121026A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017121026A (ru
RU2017121026A3 (ru
Inventor
Егор Николаевич Романов
Игорь Иванович Василишин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова"
Priority to RU2017121026A priority Critical patent/RU2677443C2/ru
Publication of RU2017121026A publication Critical patent/RU2017121026A/ru
Publication of RU2017121026A3 publication Critical patent/RU2017121026A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2677443C2 publication Critical patent/RU2677443C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B25/00—Accessories or auxiliary equipment for turning-machines
    • B23B25/06—Measuring, gauging, or adjusting equipment on turning-machines for setting-on, feeding, controlling, or monitoring the cutting tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/18—Compensation of tool-deflection due to temperature or force

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием на станках с ЧПУ. Устройство содержит исполнительный механизм перемещения резца, лазерный датчик с аналого-цифровым преобразователем для измерения размера обрабатываемой детали, связанный с входом компьютера, выход которого через блок усиления сигнала связан с упомянутым исполнительным механизмом. При этом устройство снабжено встроенным в резец датчиком температуры в зоне резания и бесконтактным датчиком температуры поверхности обрабатываемой детали, выходы которых подключены к входу компьютера. Использование изобретения позволяет повысить геометрическую точность обработки деталей при чистовом точении. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием на высокоточном оборудовании с ЧПУ и активным системам контроля в режиме реального времени, в частности к способам чистовой прецизионной обработки деталей для обеспечения компенсации температурных погрешностей, возникающих в зоне резания и обусловленных влиянием температурного поля детали.
Известно устройство обеспечения геометрической точности и размерной настройки высокоточного металлорежущего станка, содержащее блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, резец и деталь [Патент РФ №2116869, МПК В23В 25/06, В23В 41/00, 1998 г.].
К недостаткам этого устройства можно отнести невозможность компенсации возмущающих воздействий, действующих на деталь при прохождении режущего инструмента по ее поверхности в реальном времени, что снижает геометрическую точность обработки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сути (прототипом) является устройство управления точностью обработки деталей, включающее блок усиления сигнала, исполнительный механизм, резец и снабженный лазерным излучателем, содержащим сканирующий излучатель лазерного пучка, приемник отраженного сигнала, двухкоординатное измерительное устройство и компьютер [Патент РФ №2288809, МПК В23В 25/06, B23Q 15/12, 2006 г.].
Основной недостаток этого устройства - узкие функциональные возможности вследствие отсутствия управления качеством обработки поверхности детали, что обусловлено отсутствием контроля воздействия температурного поля детали на геометрическую точность обработки и недостатком информации о динамическом изменении названного параметра.
Технической задачей изобретения является обеспечение высокой геометрической точности обработки деталей при чистовом точении на токарных станках с прецизионной точностью в режиме реального времени путем коррекции положения резца на вычисленную величину температурной погрешности.
Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее блок усиления сигнала и исполнительный механизм, соединенный с резцом, лазерный датчик с аналого-цифровым преобразователем и компьютер, введен датчик температуры, встроенный в резец, позволяющий измерять температуру в зоне резания и бесконтактный датчик температуры поверхности обрабатываемой детали с цифровым выходом. Выход температурного датчика, встроенного в резец, соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, входящего в состав компьютера. Цифровой выход бесконтактного датчика температуры поверхности детали подключен к входу компьютера.
Использование этих связей в устройстве позволит определять величину коррекции, используя размер детали, полученный от лазерного датчика и значения температуры поверхности детали и температуры в зоне резания. Полученное значение величины коррекции позволяет изменять положение резца при помощи исполнительных механизмов тем самым обеспечив высокую точность обработки поверхностей деталей на оборудовании с ЧПУ в режиме реального времени.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема устройства высокоточной обработки деталей на токарных станках с ЧПУ.
Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с ЧПУ содержит переднюю бабку 1, заднюю бабку 2, обрабатываемую деталь 3, датчик температуры в зоне резания 4, бесконтактный датчик температуры 5 поверхности детали с цифровым выходом, резец 6, лазерный датчик высокой точности с цифровым выходом 7, компьютер 8 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), блок усиления сигнала 9, исполнительный механизм 10 оборудования с ЧПУ.
Связи в устройстве высокоточной обработки деталей на токарных станках с ЧПУ расположены в следующем порядке: выход датчика температуры в зоне резания 4, встроенного в резец 6, соединен с аналого-цифровым преобразователем, входящим в состав компьютера 8. Цифровые выходы лазерного датчика 7 и бесконтактного датчика температуры 5 поверхности детали соединены с входом компьютера 8. Выход компьютера 8 подключен к входу блока усиления сигнала 9. Выход блока усиления сигнала 9 соединен с исполнительным механизмом 10, выход исполнительного механизма 10 соединен с резцом 6 и бесконтактным датчиком температуры 5 поверхности детали. Деталь 3 удерживается передней бабкой 1 и задней бабкой 2.
Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с ЧПУ работает следующим образом. Осуществление работы устройства производилось на примере центровой токарной обработки поверхности детали на оборудовании с ЧПУ.
С момента начала вращения детали на чистовых режимах обработки в системе станок-приспособление-инструмент-деталь возникают погрешности, такие как размерный износ инструмента, удлинение резца, изменение размеров детали вследствие температурных деформаций и т.д., из-за чего уменьшается точность обработки поверхности детали. Определение разности между заданным и текущим размером обрабатываемой детали с учетом температурных деформаций резца и обрабатываемой детали, используя показания лазерного датчика и датчиков температуры, с помощью компьютера позволит выработать сигнал коррекции, передать его на исполнительный механизм оборудования с ЧПУ для изменения положения резца и устранения возникшей температурной погрешности тем самым обеспечить высокую точность заданного размера детали при ее обработке в реальном времени.
Прохождение резца 6 по поверхности детали 3 сопровождается выделением теплоты, при этом значительное повышение температуры в зоне резания вызывает удлинение резца и увеличение геометрических размеров детали. В любой момент времени изменение геометрического размера вследствие изменения температуры определяется по формуле:
Figure 00000001
где αt - температурный коэффициент линейного расширения материала,
Figure 00000002
- линейный размер, Δt - изменение температуры.
В процессе обработки цифровой сигнал tдет от датчика 5 температуры поверхности детали поступает на вход компьютера 8. Компьютер 8, используя значение размера детали
Figure 00000003
и значение температуры поверхности детали в текущий момент времени, вычисляет изменение размера детали вследствие температурного расширения. Далее производится алгебраическое сложение номинального размера детали
Figure 00000003
и расчетного значения температурного расширения, полученная величина принимается за требуемый размер.
Электрический сигнал с датчика температуры tрез в зоне резания 4 подается на вход аналого-цифрового преобразователя, находящегося в составе компьютера 8, где, используя значение температуры до начала обработки t0 по формуле (1) рассчитывается удлинение резца
Figure 00000004
в зависимости от его нагрева.
Цифровой сигнал значения текущего размера
Figure 00000005
обрабатываемой детали от лазерного датчика 7 подается на вход компьютера 8, где производится вычисление текущего размера детали с учетом расчетной величины удлинению резца
Figure 00000006
процессе обработки детали компьютер 8 сравнивает полученную величину текущего размера с расчетным требуемым размером детали и вырабатывает сигнал коррекции εк.
Сигнал коррекции εк передается на блок усиления сигнала 9 для пропорционального усиления. Затем от блока усиления сигнала 9 подается управляющий сигнал на исполнительный механизм оборудования с ЧПУ 10 для корректировки положения резца 6 относительно детали 3, тем самым обеспечивая высокую точность обработки в реальном времени.
Таким образом, предлагаемое устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с ЧПУ позволяет повысить геометрическую точность обработки деталей при чистовом точении на токарных станках с прецизионной точностью в режиме реального времени.

Claims (1)


  1. Устройство для обработки детали на токарном станке с ЧПУ, содержащее исполнительный механизм перемещения резца, лазерный датчик с аналого-цифровым преобразователем для измерения размера обрабатываемой детали, связанный с входом компьютера, выход которого через блок усиления сигнала связан с упомянутым исполнительным механизмом, отличающееся тем, что оно снабжено встроенным в резец датчиком температуры в зоне резания и бесконтактным датчиком температуры поверхности обрабатываемой детали, выходы которых подключены к входу компьютера.
RU2017121026A 2017-06-15 2017-06-15 Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением RU2677443C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121026A RU2677443C2 (ru) 2017-06-15 2017-06-15 Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121026A RU2677443C2 (ru) 2017-06-15 2017-06-15 Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017121026A RU2017121026A (ru) 2018-12-17
RU2017121026A3 RU2017121026A3 (ru) 2018-12-17
RU2677443C2 true RU2677443C2 (ru) 2019-01-16

Family

ID=64746855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017121026A RU2677443C2 (ru) 2017-06-15 2017-06-15 Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677443C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2772478C1 (ru) * 2020-12-29 2022-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет" Система активного контроля для компенсации погрешностей и способ её работы

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61131854A (ja) * 1984-11-28 1986-06-19 Hitachi Ltd 旋盤加工物測定装置
RU2280540C1 (ru) * 2005-02-08 2006-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет Устройство высокоточной обработки деталей на оборудовании чпу
US20060218811A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Okuma Corporation Method for correcting thermal displacement in a machine tool
RU2288809C1 (ru) * 2005-05-03 2006-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет Устройство управления точностью обработки деталей
RU2381888C2 (ru) * 2008-02-05 2010-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет Устройство теплового контроля точности обработки деталей
RU2465116C2 (ru) * 2010-08-17 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Способ и устройство стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с чпу

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61131854A (ja) * 1984-11-28 1986-06-19 Hitachi Ltd 旋盤加工物測定装置
RU2280540C1 (ru) * 2005-02-08 2006-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет Устройство высокоточной обработки деталей на оборудовании чпу
US20060218811A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Okuma Corporation Method for correcting thermal displacement in a machine tool
RU2288809C1 (ru) * 2005-05-03 2006-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет Устройство управления точностью обработки деталей
RU2381888C2 (ru) * 2008-02-05 2010-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет Устройство теплового контроля точности обработки деталей
RU2465116C2 (ru) * 2010-08-17 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Способ и устройство стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с чпу

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2772478C1 (ru) * 2020-12-29 2022-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет" Система активного контроля для компенсации погрешностей и способ её работы

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017121026A (ru) 2018-12-17
RU2017121026A3 (ru) 2018-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5296316B2 (ja) 工作機械用測定方法
RU2280540C1 (ru) Устройство высокоточной обработки деталей на оборудовании чпу
US7482776B2 (en) Controlling relative movement between a workpiece and a tool of a machine tool
JP4803491B2 (ja) 工作機械における位置補正装置
US5095788A (en) Method for compensating thermally induced displacement in machine tools
JP7514322B2 (ja) 工作機械制御及び工作機械に対する特性図に基づく誤差補償のための方法
JP5673855B2 (ja) 工作機械
JP2019000945A (ja) 工作機械のワーク加工方法
JPH1158179A (ja) 工作機械の熱変位補正方法および装置
RU2381888C2 (ru) Устройство теплового контроля точности обработки деталей
CN107580535A (zh) 用于运行齿轮加工机床的方法
JP6168396B2 (ja) 工作機械
RU2386519C2 (ru) Устройство прогнозирования и управления точностью токарной обработки деталей на оборудовании с числовым программным управлением (чпу)
RU2677443C2 (ru) Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением
KR100408794B1 (ko) 연삭잔량검출방법 및 그 장치
RU2288809C1 (ru) Устройство управления точностью обработки деталей
JP5846400B2 (ja) 工作機械とその熱変形の補正方法
KR20190050019A (ko) 공작기계의 변위 보상장치 및 그 방법
US6113461A (en) Grinding method utilizing grinding sharpness of grinding element
JP2006116654A (ja) Ｎｃ工作機械の熱変形補正方法及び熱変形補正装置
JP6913920B2 (ja) 工作機械のワーク加工方法
KR102393145B1 (ko) 레이저 가공 헤드로부터 작업편 표면까지의 거리를 조정하기 위한 방법 및 거리 조정 디바이스, 및 컴퓨터 프로그램 제품
KR100975008B1 (ko) 자동선반의 열변형에 따른 보정방법
RU2438830C1 (ru) Устройство компенсации тепловых и силовых погрешностей токарного станка
KR101782377B1 (ko) 절삭유닛의 절삭툴 정상 설치장치 및 이를 이용한 절삭툴의 정상 설치방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190616